專利名稱：：一種由礦山尾渣燒制的生物陶粒及其制備方法和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種由礦山尾渣和城市污泥類生物質(zhì)制生物陶粒的方法。
背景技術(shù)：
：隨著我國礦業(yè)全面、高速的發(fā)展，選礦廠排出的尾礦也在以驚人的速度增加。例如鞍鋼集團是我國大型鋼鐵企業(yè)，鞍鋼鐵礦礦產(chǎn)資源豐富，周邊分布著齊大山、大弧山、東鞍山、弓長嶺幾大礦山。各礦山在生產(chǎn)鋼鐵原料鐵精礦的同時，也產(chǎn)生了大量固體廢棄物，僅選礦廠尾礦每年排出量已達1700多萬噸。鐵尾礦的總量已達5億之多。我國的鐵礦石開采品位平均為32%,每3噸原礦才能得到1噸產(chǎn)品，同時產(chǎn)生2噸的廢礦石和尾礦。2005年我國鐵尾礦的堆存量已達到28億噸，每年新增1.8億噸。一些企業(yè)的尾礦庫已快到服務(wù)年限，有的還在超期服役。隨著尾礦量不斷增加，建設(shè)新的尾礦庫勢在必行。一個年產(chǎn)200萬噸4失精礦的選廠，建一座尾礦庫需占地800~1000畝，也只能維持1015年生產(chǎn)之用。鞍鋼齊大山選廠風(fēng)水溝尾礦庫，自1992年建設(shè)，歷時3年9個月總投資2.3億元，占用耕地133hm2。土地資源緊張，征地費用越來越高。尾礦庫的基建投資占整個采選企業(yè)費用的5~40%。每噸尾礦庫容的基建投資13元，運行費用3~5元。尾礦給企業(yè)帶來沉重的經(jīng)濟負擔(dān)。總之，鐵尾礦是工業(yè)固體廢棄物的主要組成部分，不但占用大量耕地，同時要投入大量資金用于尾礦庫修筑及維護，提高了生產(chǎn)成本，而且造成環(huán)境污染。如何從源頭減少尾礦的產(chǎn)生量，提高尾礦的綜合利用率越來越受到國家、政府和企業(yè)的廣泛關(guān)注。因此如何在鐵尾礦利用率較高的條件下生產(chǎn)附加值高的產(chǎn)品，成為了減少鐵尾礦污染的關(guān)44因素。目前國內(nèi)外公知的鐵尾礦處置技術(shù)主要是用作建筑材料、礦山采空區(qū)填料、土壤改良劑及微量元素肥料、鐵尾礦再選和有價元素的綜合回收等方式。將鐵尾礦用作建筑材料和采空區(qū)填料使得其附加值低或者無附加值；而作為土壤改良劑或微量元素肥料則對尾礦成分有著嚴(yán)格的要求，同時使用量極少；再選或者有價元素綜合回收則存在固體廢棄物產(chǎn)量大、鐵精礦產(chǎn)率低、^投資大的缺點。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種由礦山尾渣燒制的生物陶粒及其制備方法和使用方法，它是一種在鐵尾礦重量份配比較高的條件下生產(chǎn)的能夠快速掛膜并有效凈化生活污水的生物陶粒。為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明一種由礦山尾渣燒制的生物陶粒，所述生物陶粒整體燒結(jié)完好，外表粗糙且孔隙發(fā)達，內(nèi)部孔隙連通。本發(fā)明同時公開了所述由礦山尾渣燒制的生物陶粒的制備方法，包括下列步驟1)、原材料混合按下列重量份配比將原材料粉碎混合均勻礦山尾渣3~5份；粉煤灰3~5份；污泥或生物質(zhì)發(fā)泡劑1~3份；2)、造粒將混合均勻的原材料造粒成粒徑為10-100mm的顆粒;3)、燒結(jié)按下列燒結(jié)條件進行燒結(jié)在300550。C預(yù)熱溫度下預(yù)熱15~30min;按10~30°C/min的升溫速度升溫至1000~1250°C;在焙燒溫度10001250。C條件下焙燒40~100min。所述礦山尾渣為鐵尾礦。所述污泥為i成市污泥所述生物質(zhì)包括稻草秸稈、枯枝落葉或含有機質(zhì)的廢棄物。4本發(fā)明還公開了由礦山尾渣燒制的生物陶粒的使用方法，將所述生物陶粒用做污水生物處理的微生物載體。所述需要處理的污水中的污染物含量為COD100~780mg/L;氨氮8~60mg/L;磷2~10mg/L;處理的脫除效率為COD90~92%;氨氮60~80%;磷60~72%。本發(fā)明生物陶粒的陽離子交換容量較大，為2.63x103mg/kg(或4.92cmol/kg)。陶粒含有較多的4丐、鎂、鐵等陽離子，在水處理過程中可以和磷酸鹽反應(yīng)，生成溶解度非常小的化合物，磷酸根離子在填料表面產(chǎn)生化學(xué)沉淀而被固定；同時還可以通過陽離子交換的作用吸附去除水中的重金屬離子。本發(fā)明具有以下的特點(1)本發(fā)明是以鐵尾礦、粉煤灰和城市污泥或生物質(zhì)發(fā)泡劑為原料，通過高溫?zé)Y(jié)制備的生物陶粒，在鐵尾礦利用率較高的條件下生產(chǎn)了附加值高的產(chǎn)品，減少了鐵尾礦和城市污泥的污染，凈化城市污水。(2)本發(fā)明制備方法簡單、易行。(3)本發(fā)明生物陶粒用做污水生物法處理的微生物載體，在污水中COD、氨氮、磷的負荷較大的情況下，均能得到較高的脫除效率。(4)利用本發(fā)明生物陶粒進行污水生物法處理設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，運行方便。圖1為利用本發(fā)明所述生物陶粒進行污水處理的流程示意圖。圖中l(wèi)j莫擬生活污水；2.生物陶粒；3.曝氣頭；4.凈化后排水；5.曝氣生物濾池。具體實施例方式實施例1制備方法1)、原材料混合按下列重量份配比將原材料粉碎混合均勻鐵尾礦3〗分；4分煤灰5〗分；；成市污泥3^分；2)、造粒將混合均勻的原材料造粒成粒徑為10mm的顆粒；3)、燒結(jié)按下列燒結(jié)條件進行燒結(jié)在300。C預(yù)熱溫度下預(yù)熱30min;按30°C/min的升溫速度升溫至1250°C;在焙燒溫度1250。C條件下焙燒40min。制備的生物陶粒整體燒結(jié)完好，外表粗糙且孔隙發(fā)達，內(nèi)部孔隙連通。實施例2制備方法1)、原材料混合按下列重量份配比將原材料粉碎混合均勻鐵尾礦5份；粉煤灰3份；稻草秸l份；2)、造粒將混合均勻的原材料造粒成粒徑為100mm的顆粒；3)、燒結(jié)按下列燒結(jié)條件進行燒結(jié)在550。C預(yù)熱溫度下預(yù)熱15min;按10°C/min的升溫速度升溫至1000°C;在焙燒溫度1000。C條件下焙燒100min。制備的生物陶粒整體燒結(jié)完好，外表粗糙且孔隙發(fā)達，內(nèi)部孔隙連通。實施例3制備方法1)、原材料混合按下列重量份配比將原材料粉碎混合均勻鐵尾礦3份；粉煤灰5份；枯枝落葉1份；2)、造粒將混合均勻的原材料造粒成粒徑為50mm的顆粒；3)、燒結(jié)按下列燒結(jié)條件進行燒結(jié)在450。C預(yù)熱溫度下預(yù)熱20min;按20°C/min的升溫速度升溫至IIO(TC;在焙燒溫度1100。C條件下焙燒80min。制備的生物陶粒整體燒結(jié)完好，外表粗糙且孔隙發(fā)達，內(nèi)部孔隙連通。實施例4^_用例如圖1所示，模擬生活污水1進入曝氣生物濾池5中，通過曝氣頭3進入生物陶粒2，最后為凈化后排水4。6模擬生活污水在曝氣生物濾池中的停留時間為5h，與生物陶粒接觸停留時間為2.5h,污水中的污染物含量為COD100~780mg/L;氨氮860mg/L;磷2~10mg/L;污水中的COD、氨氮、磷被生物陶粒中的微生物吸收，同時磷能夠與陶粒中的活性元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被去除。處理的的脫除效率為COD90~92%;氨氮60~80%;磷60~72%。本發(fā)明所述生物膜陶粒污水處理運行效果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本發(fā)明生物陶粒的陽離子交換容量較大，為2.63x103mg/kg(或4.92cmol/kg)。陶粒含有較多的鈣、鎂、鐵等陽離子，在水處理過程中可以和磷酸鹽反應(yīng)，生成溶解度非常小的化合物，磷酸根離子在填料表面產(chǎn)生化學(xué)沉淀而被固定；同時還可以通過陽離子交換的作用吸附去除水中的重金屬離子。最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。權(quán)利要求1、一種由礦山尾渣燒制的生物陶粒，其特征在于所述生物陶粒整體燒結(jié)完好，外表粗糙且孔隙發(fā)達，內(nèi)部孔隙連通。2、如權(quán)利要求1所述的由礦山尾渣燒制的生物陶粒的制備方法，其特征在于所述制備方法包括下列步驟1)、原材料混合按下列重量份配比將原材料粉碎混合均勻礦山尾渣3~5份；粉煤灰3~5份；污泥或生物質(zhì)發(fā)泡劑1~3份；2)、造粒將混合均勻的原材料造粒成粒徑為10-100mm的顆粒；3)、燒結(jié)按下列燒結(jié)條件進行燒結(jié)在300550。C預(yù)熱溫度下預(yù)熱15~30min;按10~30°C/min的升溫速度升溫至1000~1250°C;在焙燒溫度10001250。C條件下焙燒40-100min。3、如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述礦山尾渣為鐵尾礦。4、如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述污泥為城市污泥。5、如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述生物質(zhì)發(fā)泡劑為稻草秸稈、枯枝落葉或含有機質(zhì)的廢棄物。6、如權(quán)利要求1所述的由礦山尾渣燒制的生物陶粒的使用方法，其特征在于將所述生物陶粒用做污水生物處理的載體。7、如權(quán)利要求6所述的使用方法，其特征在于所述需要處理的污水中的污染物含量為COD100~780mg/L;氨氮8~60mg/L;磷2~10mg/L;處理的脫除效率為COD90~92%;氨氮60~80%;磷60~72%。全文摘要本發(fā)明公開了一種由礦山尾渣燒制的生物陶粒及其制備方法和使用方法，它以礦山尾渣3～5份；粉煤灰3～5份；污泥或生物質(zhì)發(fā)泡劑1～3份為原料，在300～550℃預(yù)熱溫度下預(yù)熱15～30min；按10～30℃/min的升溫速度升溫至1000～1250℃；在焙燒溫度1000～1250℃條件下焙燒40～100min?？梢杂米鑫鬯锾幚淼奈⑸镙d體。污水處理的脫除效率可以達到COD90～92％；氨氮60～80％；磷60～72％。它是一種在鐵尾礦利用率較高的條件下生產(chǎn)的生物陶粒，減少了鐵尾礦和城市污泥的污染，凈化城市污水。本發(fā)明制備方法簡單、易行。利用本發(fā)明進行的污水生物處理設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，運行方便。文檔編號C04B33/02GK101486563SQ200910009450公開日2009年7月22日申請日期2009年2月25日優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日發(fā)明者劉陽生,芳杜申請人:劉陽生